CN116695771A - 一种桁架式陆地风电基础及其施工方法 - Google Patents

一种桁架式陆地风电基础及其施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明是一种桁架式陆地风电基础及其施工方法，风电基础包括重力式环梁，重力式环梁内圈中部之间设有底板，底板上表面中心位置设有台座，台座外壁与重力式环梁内圈上端之间圆周均布有若干钢管混凝土斜撑，斜撑的中部设有圈梁；台座包括中心混凝土柱，中心混凝土柱外包设有钢板，钢板下端均匀布设有若干铆钉并通过铆钉与中心混凝土柱固定连接，钢板上端与中心混凝土柱之间填充有硫磺砂浆层，中心混凝土柱顶部圆周预埋有若干高强螺栓，高强螺栓与塔身底部的环形钢板上的螺栓孔对应连接。本发明在充分发挥钢管混凝土结构抗压能力强的同时，有效避免了混凝土开裂，并降低钢筋用量。

Description

一种桁架式陆地风电基础及其施工方法
技术领域
本发明涉及风电结构的技术领域，尤其涉及一种桁架式陆地风电基础及其施工方法。
背景技术
随着风电行业的发展，风电机组朝高轮毂、大叶轮方向发展。高大结构对基础提高了更高的承载力要求。以梁板式接触为例，基础结构为了满足受力要求，基础直径和底面跨度均随着塔高的增加而增大。
桁架式基础为风电叶片和塔身的基础结构，当风力较大时，叶片会受到一个较大的水平力，给基础一个较大的弯矩作用。台座与塔身直接相连，在弯矩作用下会发生扭转。当台座扭转时，会引起受拉侧混凝土被拉裂，发生破坏。为满足基础结构的抗裂计算要求，梁板式基础的梁端与台座连接处配置了大量钢筋，不仅大幅地增加了工程成本，并且不利于控制混凝土的浇筑施工质量。
发明内容
本发明旨在解决现有技术的不足，而提供一种桁架式陆地风电基础及其施工方法。
本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：
一种桁架式陆地风电基础，包括重力式环梁，重力式环梁内圈中部之间设有底板，底板上表面中心位置设有台座，台座外壁与重力式环梁内圈上端之间圆周均布有若干斜撑，斜撑的中部设有圈梁；
台座包括中心混凝土柱，中心混凝土柱外包设有钢板，钢板的内壁下端均匀布设有若干铆钉并通过铆钉与中心混凝土柱固定连接，钢板的内壁上端与中心混凝土柱之间填充有硫磺砂浆层，中心混凝土柱顶部圆周预埋有若干高强螺栓，高强螺栓与塔身底部的环形钢板上的螺栓孔对应连接。
中心混凝土柱为横截面为正八边形的八棱柱结构，内切圆直径为5m，高度为4m。
钢板的厚度为4cm。
硫磺砂浆层的厚度为5cm，高度为1m。
重力式环梁外径为25m，内径为20m。
底板直径为20m，厚度为1m。
斜撑对应八个钢板的外壁设置，斜撑的纵截面为边长为1m的正方形。
圈梁的纵截面为边长为0.5m的正方形。
上述桁架式陆地风电基础的施工方法，具体步骤为：
S1、测量放样，开挖风电基础的基坑，检测地基承载力并根据需要对地基承载力进行补强；
S2、开挖重力式环梁底部土方，精修土底作为底模，设置侧模并绑扎钢筋浇筑混凝土，得到重力式环梁；
S3、绑钢筋、浇筑底板和台座；
S4、待底板、台座混凝土达到设计强度后，安装斜撑和圈梁；
S5、回填土方至设计高程，连接塔身与台座之间的高强螺栓。
本发明的有益效果是：本发明在充分发挥钢管混凝土结构抗压能力强的同时，有效避免了混凝土开裂，并降低钢筋用量。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的纵剖面图；
图中：1-塔身；2-台座；3-重力式环梁；4-底板；5-斜撑；6-圈梁；7-环形钢板；
21-钢板；22-硫磺砂浆层；23-中心混凝土柱；24-高强螺栓；
以下将结合本发明的实施例参照附图进行详细叙述。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
一种桁架式陆地风电基础，如图1至图2所示，包括台座2、重力式环梁3、底板4、斜撑5和圈梁6。
所述台座2为中心混凝土柱23外包钢板21的钢筋混凝土结构，形状为八边形的柱体。高强螺栓24预埋于中心混凝土柱23顶部，与塔身1底部的环形钢板7上的螺栓孔对应，实现台座2与塔身1的连接。
钢板21的内壁下端均匀布设有若干铆钉并通过铆钉与中心混凝土柱23固定连接，钢板21的内壁上端与中心混凝土柱23之间填充有硫磺砂浆层22。中心混凝土柱23内切圆直径为5m，高度为4m。钢板21的厚度为4cm，高度为4m。钢板21的3m以下范围，内壁设置均匀分布的铆钉，加强与中心混凝土柱23的连接，钢板21的上端1m范围内不设置铆钉，而是设置硫磺砂浆层22，硫磺砂浆层22的厚度为5cm，高度为1m。
所述重力式环梁3为钢筋混凝土结构，在施工地点现场浇筑而成。重力式环梁3外径为25m，内径为20m。
所述底板4为重力式环梁3之间的一层钢筋混凝土板，起到将台座2传递下来的重力扩散到地基的作用。底板4直径为20m，厚度为1m。
所述斜撑5为台座2与重力式环梁3之间的支撑结构，以台座2八边形截面为起点成辐射状布置。斜撑5为矩形截面的钢管混凝土结构，可在工厂预制而成，并在现场与台座2、重力式环梁3通过焊接或螺栓的方式连接。斜撑5也可以在现场浇筑而成。斜撑5的纵截面为边长为1m的正方形。
所述圈梁6为矩形截面的钢管结构，布置于斜撑5之间的中间位置，起到防止斜撑5受压失稳的作用。圈梁6可以工厂预制也可以现场浇筑。圈梁6的纵截面为边长为0.5m的正方形。
上述桁架式陆地风电基础的施工方法，具体步骤为：
S1、测量放样，开挖风电基础的基坑，检测地基承载力并根据需要对地基承载力进行补强；
S2、开挖重力式环梁3底部土方，精修土底作为底模，设置侧模并绑扎钢筋浇筑混凝土，得到重力式环梁3；
S3、绑钢筋、浇筑底板4和台座2；
S4、待底板4、台座2混凝土达到设计强度后，安装斜撑5和圈梁6；
S5、回填土方至设计高程，连接塔身1与台座2之间的高强螺栓24。
桁架式基础为风电叶片和塔身1的基础结构，当风力较大时，叶片会受到一个较大的水平力，给基础一个较大的弯矩作用。台座2与塔身1直接相连，在弯矩作用下会发生扭转。当台座2扭转时，会引起一侧的斜撑5承受较大压力，而另一侧的斜撑5受到拉力，导致该侧台座2顶部与斜撑5连接处的混凝土被拉裂，发生破坏。本发明钢板21上方1m范围内壁不设置铆钉，而是填充了硫磺砂浆层22，当此处受到拉力时，硫磺砂浆层22与钢板21之间脱开，从而释放拉应力，台座2的扭转由另一侧的斜撑5和底板4共同来抵抗，即不考虑受拉侧斜撑5的拉力作用。当风向反向改变时，硫磺砂浆层22与钢板21之间又重新闭合承受压力。因此，本发明在充分发挥钢管混凝土结构抗压能力强的同时，有效避免了混凝土开裂，并降低钢筋用量。
在本发明的另一可选实施例中，硫磺砂浆层22可以用UHPC混凝土代替。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种桁架式陆地风电基础，其特征在于，包括重力式环梁（3），重力式环梁（3）内圈中部之间设有底板（4），底板（4）上表面中心位置设有台座（2），台座（2）外壁与重力式环梁（3）内圈上端之间圆周均布有若干斜撑（5），斜撑（5）的中部设有圈梁（6）；
台座（2）包括中心混凝土柱（23），中心混凝土柱（23）外包设有钢板（21），钢板（21）的内壁下端均匀布设有若干铆钉并通过铆钉与中心混凝土柱（23）固定连接，钢板（21）的内壁上端与中心混凝土柱（23）之间填充有硫磺砂浆层（22），中心混凝土柱（23）顶部圆周预埋有若干高强螺栓（24），高强螺栓（24）与塔身（1）底部的环形钢板（7）上的螺栓孔对应连接。
2.根据权利要求1所述的一种桁架式陆地风电基础，其特征在于，中心混凝土柱（23）为横截面为正八边形的八棱柱结构，内切圆直径为5m，高度为4m。
3.根据权利要求2所述的一种桁架式陆地风电基础，其特征在于，钢板（21）的厚度为4cm。
4.根据权利要求3所述的一种桁架式陆地风电基础，其特征在于，硫磺砂浆层（22）的厚度为5cm，高度为1m。
5.根据权利要求4所述的一种桁架式陆地风电基础，其特征在于，重力式环梁（3）外径为25m，内径为20m。
6.根据权利要求5所述的一种桁架式陆地风电基础，其特征在于，底板（4）直径为20m，厚度为1m。
7.根据权利要求6所述的一种桁架式陆地风电基础，其特征在于，斜撑（5）对应八个钢板（21）的外壁设置，斜撑（5）的纵截面为边长为1m的正方形。
8.根据权利要求7所述的一种桁架式陆地风电基础，其特征在于，圈梁（6）的纵截面为边长为0.5m的正方形。
9.根据权利要求8所述的一种桁架式陆地风电基础的施工方法，其特征在于，具体步骤为：
S1、测量放样，开挖风电基础的基坑，检测地基承载力并根据需要对地基承载力进行补强；
S2、开挖重力式环梁（3）底部土方，精修土底作为底模，设置侧模并绑扎钢筋浇筑混凝土，得到重力式环梁（3）；
S3、绑钢筋、浇筑底板（4）和台座（2）；
S4、待底板（4）、台座（2）混凝土达到设计强度后，安装斜撑（5）和圈梁（6）；
S5、回填土方至设计高程，连接塔身（1）与台座（2）之间的高强螺栓（24）。
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